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光學(xué)教程范文

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光學(xué)教程

第1篇

關(guān)鍵詞光學(xué);教學(xué);改革

光學(xué)課程是物理學(xué)專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一,同時(shí)也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展、崛起的重要支柱。以激光為基礎(chǔ)的現(xiàn)代光學(xué)的知識(shí),已經(jīng)滲透到日常生活中的眾多領(lǐng)域,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、能源、醫(yī)藥、信息等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。光學(xué)作為基礎(chǔ)性學(xué)科具有很強(qiáng)的學(xué)術(shù)性,同時(shí),光學(xué)課程的知識(shí)覆蓋面廣,應(yīng)用性和可操作性也較強(qiáng),它能夠較好地鍛煉學(xué)生的思維能力及理論與實(shí)際相結(jié)合的能力。而在傳統(tǒng)的光學(xué)課程教學(xué)中,存在著重理論輕實(shí)踐,理論與實(shí)際相脫離,缺乏創(chuàng)新,無(wú)法適應(yīng)社會(huì)及專業(yè)領(lǐng)域的需求等問(wèn)題。如何培養(yǎng)不僅具有扎實(shí)理論基礎(chǔ),還具備較強(qiáng)工程應(yīng)用能力的光學(xué)類技術(shù)人才,是我們教學(xué)改革研究的重點(diǎn)問(wèn)題。

1光學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

光學(xué)課程教學(xué)大綱計(jì)劃68學(xué)時(shí),教材內(nèi)容分為干涉、衍射、幾何光學(xué)、光學(xué)儀器、偏振及現(xiàn)代光學(xué)部分[1-3],內(nèi)容繁多,教學(xué)任務(wù)較重。因此,光學(xué)一直是一門教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程。在教學(xué)過(guò)程中,通常更加強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)的理論性,而對(duì)知識(shí)的應(yīng)用性和工程性關(guān)注偏少,理論聯(lián)系實(shí)際顯得不足,教學(xué)中不自覺(jué)地存在“重理論和基礎(chǔ),輕工程和應(yīng)用”的傾向,淡化了光學(xué)類課程本身?yè)碛械膹?qiáng)烈應(yīng)用和工程背景特性。另外,學(xué)生在大學(xué)階段參與實(shí)習(xí)實(shí)踐、接觸實(shí)際工程問(wèn)題和公司企業(yè)的機(jī)會(huì)偏少,教學(xué)與光學(xué)元器件的工程設(shè)計(jì)及公司企業(yè)的要求聯(lián)系還不夠,存在明顯脫節(jié)現(xiàn)象。目前教學(xué)中教師的主導(dǎo)地位強(qiáng),而學(xué)生的主體地位偏弱;第一課堂強(qiáng),第二課堂弱;體現(xiàn)學(xué)生結(jié)合課本知識(shí)在“做中學(xué)”并培養(yǎng)自身實(shí)踐精神、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的活動(dòng)空間不夠。

2光學(xué)課程改革的思考

光學(xué)課程有其自身的特點(diǎn),與力學(xué)、熱學(xué)等學(xué)科之間的聯(lián)系不太緊密,自身的知識(shí)體系比較繁雜。在具體的教學(xué)改革與實(shí)踐中,主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等幾個(gè)方面著手。

2.1教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容上,首先要優(yōu)選教材,認(rèn)真制訂教學(xué)計(jì)劃。教學(xué)中,既要注重講解光學(xué)課程中最基本的概念、理論,夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí),提高學(xué)生的理論水平,又要加強(qiáng)現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué),增加一些現(xiàn)代光學(xué)的前沿知識(shí),了解光學(xué)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài),引導(dǎo)學(xué)生不斷拓寬視野,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)探索精神,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如,在講解幾何光學(xué)及光學(xué)儀器知識(shí)時(shí),可以介紹海市蜃樓、掃描隧道顯微鏡。在講解光的干涉時(shí),可以介紹相干探測(cè)技術(shù)、全息照相、光學(xué)薄膜等。在講解偏振現(xiàn)象時(shí),可以介紹3D電影及偏振雷達(dá)探測(cè)技術(shù)等。讓學(xué)生體會(huì)光學(xué)知識(shí)在日常生活中應(yīng)用、發(fā)展及科學(xué)前景。另外,針對(duì)相關(guān)科學(xué)前沿知識(shí),開展一些專題講座,讓同學(xué)們更深入地理解光學(xué)科技的發(fā)展,同時(shí)強(qiáng)化了基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。或讓學(xué)生課外查閱相關(guān)文獻(xiàn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生探索欲望。積極搜集光學(xué)在日常生活中應(yīng)用的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)相關(guān)理論知識(shí),解釋日常生活中的光學(xué)現(xiàn)象,真正實(shí)現(xiàn)從生活走向物理,從物理走向社會(huì)。

2.2教學(xué)方法

在教學(xué)方法上,要注重重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解和掌握,注重分析思路和處理問(wèn)題的方法。積極引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。為了能夠在有限學(xué)時(shí)內(nèi),盡可能多地講解現(xiàn)代光學(xué)的內(nèi)容,可以在課前布置相關(guān)的預(yù)習(xí)作業(yè),既能節(jié)約課堂基礎(chǔ)教學(xué)的時(shí)間,又能鍛煉同學(xué)們的自學(xué)能力。在教學(xué)中,要求學(xué)生上課主動(dòng)提問(wèn),培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)及發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題的能力[4]。教學(xué)中針對(duì)相關(guān)課題讓學(xué)生參與討論,在討論的過(guò)程中更透徹理解相關(guān)理論,并了解其應(yīng)用,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探索。在傳統(tǒng)的理論教學(xué)基礎(chǔ)上,盡可能多地增加實(shí)踐教學(xué)的環(huán)節(jié),改變教學(xué)觀念,以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),明確從理論到實(shí)踐的具體操作過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐的能力[5]。實(shí)踐教學(xué)中要求學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研、撰寫小論文及動(dòng)手制作相關(guān)光學(xué)儀器,解決一定難度的實(shí)際問(wèn)題、培養(yǎng)自身創(chuàng)新精神、科研意識(shí)和綜合能力與素質(zhì)。例如,我們?cè)诮虒W(xué)中將學(xué)生分組,動(dòng)手制作簡(jiǎn)單光學(xué)器件,如望遠(yuǎn)鏡、放大鏡等,有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)合作的精神。科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,使得教學(xué)方法的多樣性成為可能。在教學(xué)中,針對(duì)光學(xué)課程本身的廣泛應(yīng)用性和工程背景,可以有針對(duì)性地介紹一兩種國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀光學(xué)設(shè)計(jì)軟件,如ZEMAX、OSLO等。其中ZEMAX可進(jìn)行光學(xué)組件設(shè)計(jì)與照明系統(tǒng)的照度分析,也可建立反射、折射、繞射等光學(xué)模型。該軟件還具備對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化、分析的功能。在光學(xué)課程第三章幾何光學(xué)部分,學(xué)完基礎(chǔ)知識(shí)后,給出一些利用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)光學(xué)課程中涉及的光學(xué)元器件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型實(shí)例,如望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)、8倍觀察鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。同時(shí)試著讓同學(xué)們分組利用該軟件進(jìn)行相關(guān)光學(xué)設(shè)計(jì),從而既提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的實(shí)踐能力。由于在光學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中,有些光學(xué)現(xiàn)象在日常生活中比較難于觀察[6],比如干涉、衍射的現(xiàn)象,很多感性材料只能從課本圖片中獲得,比如干涉條紋、衍射條紋等。為了能夠使得同學(xué)們獲得較多的感性材料,我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中,利用一些計(jì)算軟件,例如Matlab,將干涉、衍射現(xiàn)象通過(guò)程序模擬展示出來(lái),這樣既給同學(xué)們提供了清晰的感性材料、直觀的物理圖像,也通過(guò)程序中相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié),讓同學(xué)們更加深入地理解光學(xué)知識(shí)中的相關(guān)規(guī)律。圖1為利用Matlab軟件編寫的分振幅干涉中牛頓環(huán)的干涉圖像,圖2為氫原子光柵光譜圖。物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中,改變理論與實(shí)驗(yàn)分開進(jìn)行的現(xiàn)狀,從教師指導(dǎo)演示實(shí)驗(yàn),轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生在實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)。設(shè)置相關(guān)開放性實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生分成實(shí)驗(yàn)小組,將學(xué)生自己的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合,鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新,使課堂成為師生互動(dòng)的場(chǎng)所。這樣,即有利于將枯燥、抽象的理論生動(dòng)化、具體化,又有助于對(duì)基礎(chǔ)理論的深入理解及應(yīng)用,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和熱情,提高了教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)室也在不斷完善,力爭(zhēng)提供更好的資源,取得更好的教學(xué)效果。

2.3考核方式

教學(xué)考核中,擯棄一次考試決定最終成績(jī)的做法,將平時(shí)課堂表現(xiàn)和論文及動(dòng)手制作部分納入最后成績(jī)測(cè)評(píng),關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程而非單一的最后考試結(jié)果。充分利用學(xué)院網(wǎng)絡(luò)資源,建立網(wǎng)上習(xí)題庫(kù),建立有特色的個(gè)人主頁(yè),并通過(guò)此與學(xué)生進(jìn)行定期的網(wǎng)上交流及作業(yè)的布置和批改。網(wǎng)上交流的方式可以更有效地與學(xué)生溝通,實(shí)時(shí)解決學(xué)生提出的相關(guān)問(wèn)題,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

3結(jié)語(yǔ)

伴隨著科技的快速進(jìn)步,物理教學(xué)的手段也正在不斷更新。如何培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)展的光學(xué)專業(yè)人才,是我們教學(xué)改革的目標(biāo)和方向。通過(guò)以上教學(xué)改革的探討和在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的運(yùn)用,使得教學(xué)活動(dòng)充滿了活力,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探索的欲望,培養(yǎng)了學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐的能力及團(tuán)隊(duì)合作的精神,大大提高了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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第2篇

關(guān)鍵詞: 光學(xué)課程 教學(xué)現(xiàn)狀 教學(xué)改革

1.引言

光學(xué)課程是高校物理學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課,是普通物理學(xué)中一個(gè)必不可少的組成部分。自1960年激光出現(xiàn)以來(lái),光學(xué)學(xué)科以前所未有的規(guī)模和速度迅速發(fā)展,出現(xiàn)了許多以激光為基礎(chǔ)的現(xiàn)代光學(xué),如非線性光學(xué)、信息光學(xué)、光纖光學(xué)、光電子學(xué)、量子光學(xué)等許多新的分支學(xué)科。這些學(xué)科都是以經(jīng)典光學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展而成,因此,光學(xué)課程是這些新技術(shù)的理論基礎(chǔ)課。通過(guò)學(xué)習(xí)光學(xué)課程,學(xué)生可以奠定堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)[1],同時(shí)學(xué)習(xí)其典型的科學(xué)思想方法。

鑒于光學(xué)課程的重要地位,我們應(yīng)該不斷地探索如何對(duì)該課程實(shí)施恰當(dāng)?shù)摹⑦m合學(xué)科發(fā)展的教學(xué)工作。因此,如何改革現(xiàn)有的光學(xué)理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的傳授式教學(xué),使之適應(yīng)科學(xué)技術(shù)和當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要,是一個(gè)值得深入探討的課題。

2.光學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

2.1教學(xué)內(nèi)容

長(zhǎng)期以來(lái),光學(xué)課程在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上,都是以基本概念、基本規(guī)律和基本計(jì)算方法為主線,對(duì)于基本研究方法和基本物理思想不夠重視,敘述也無(wú)新意。教學(xué)內(nèi)容一直主要是幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)。盡管在教學(xué)過(guò)程中加入現(xiàn)代光學(xué)的基本原理介紹,但由于學(xué)時(shí)限制,教學(xué)過(guò)程中這部分內(nèi)容的講授也一般只作簡(jiǎn)單的介紹,大部分內(nèi)容讓學(xué)生自己閱讀,因而光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容一直局限在經(jīng)典光學(xué)的主要原理部分,對(duì)其應(yīng)用涉及較少[2]。而光學(xué)是現(xiàn)代前沿科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)和源泉,當(dāng)今現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,因而光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容已跟不上時(shí)代的要求,不具有現(xiàn)代氣息。所以大學(xué)生在畢業(yè)以后,對(duì)現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展概況了解甚少,很難適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)光電子技術(shù)、光通信技術(shù)人才的應(yīng)用要求。這就要求我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革,充分利用有限的學(xué)時(shí),合理安排教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的同時(shí),能很好地了解現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

2.2教學(xué)方法

縱觀我國(guó)的教學(xué)現(xiàn)狀,傳授式教學(xué)方法根深蒂固。這種教學(xué)方法以教師為主體,學(xué)生的學(xué)習(xí)完全屬于被動(dòng)型。這雖然在知識(shí)的傳授方面有一定的意義,但卻嚴(yán)重地影響了學(xué)生能力的發(fā)展,降低了學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的積極性和主動(dòng)性。只有教師讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體,發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,使學(xué)生成為知識(shí)的探索者和創(chuàng)造者,才能使學(xué)生有自覺(jué)和持久的學(xué)習(xí)興趣,高校教學(xué)的目的才能得以實(shí)現(xiàn)。因此,光學(xué)課程的教學(xué)方法也成為亟待改革的內(nèi)容之一。

2.3學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

教師要想收到較好的教學(xué)效果,就必須學(xué)會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而多數(shù)教師往往認(rèn)為聽課者已經(jīng)是大學(xué)生了,應(yīng)該有學(xué)習(xí)的自主性,所以常會(huì)注重知識(shí)的講解,而忽略學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動(dòng),與學(xué)生的互動(dòng)甚少。現(xiàn)在一些學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后,生活方式與以往變化很大,覺(jué)得沒(méi)有了壓力,對(duì)未來(lái)又充滿了迷茫,所以對(duì)學(xué)習(xí)也就不那么重視。加上物理學(xué)相較其他學(xué)科顯得理論性很強(qiáng),學(xué)習(xí)難度相對(duì)偏高,因此調(diào)動(dòng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。

3.光學(xué)課程改革的具體思路

3.1教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

由于光學(xué)課程涉及的內(nèi)容非常廣泛,頭緒繁多,自身又不像電磁學(xué)或者經(jīng)典力學(xué)那樣有一個(gè)貫穿始終的思路而形成比較完整的體系[3],因此在教學(xué)改革過(guò)程中教師既要注意講授必要的傳統(tǒng)內(nèi)容,又要緊密結(jié)合現(xiàn)代光學(xué)前沿課題,找準(zhǔn)基礎(chǔ)理論與科技前沿課題的結(jié)合點(diǎn),精選現(xiàn)代光學(xué)知識(shí)內(nèi)容,把握幾個(gè)現(xiàn)代光學(xué)的前沿課題,以線帶面進(jìn)行教學(xué)。教師在講授基礎(chǔ)光學(xué)的相關(guān)內(nèi)容時(shí),及時(shí)地引入現(xiàn)代光學(xué)相關(guān)知識(shí),可以使學(xué)生既不感到光學(xué)基礎(chǔ)理論枯燥乏味,又能體會(huì)到現(xiàn)代光學(xué)前沿課題是與基礎(chǔ)理論緊密結(jié)合的。比如,講解偏振現(xiàn)象時(shí)教師可以引入立體電影的原理,講解幾何光學(xué)全反射原理時(shí)可以介紹光纖光學(xué)系統(tǒng)及其應(yīng)用,講解雙折射晶體原理時(shí)可以介紹晶體材料的進(jìn)展和應(yīng)用前景,講解光的干涉內(nèi)容時(shí)可以簡(jiǎn)要介紹“納米技術(shù)”,等等。這樣不僅可以增加教學(xué)容量,而且能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使教學(xué)的內(nèi)容充滿活力。

3.2教學(xué)方法的改革

目前,光學(xué)課程的教學(xué)雖仍以課堂教學(xué)為主,但是講解過(guò)程中應(yīng)貫徹少講、精講的原則。課堂教學(xué)方法可靈活多樣。

3.2.1由問(wèn)題帶動(dòng)教學(xué)。

將實(shí)際問(wèn)題與理論知識(shí)聯(lián)系起來(lái),在介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)之前,著重介紹知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際來(lái)源,是為了解決什么樣的問(wèn)題而提出的解決方法[4]。例如講授光的干涉內(nèi)容時(shí)提出如下問(wèn)題:(1)吹出的肥皂泡在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出彩色圖案,這是為什么?(2)教室里有許多盞日光燈,卻沒(méi)有看到光的明暗分布條紋,這又是為什么?再例如講述多光束干涉時(shí),可以先把F-P干涉儀的用途講清楚。這種思路可以讓本身枯燥的理論知識(shí)變得生動(dòng),進(jìn)而活躍課堂氣氛,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)探索。

3.2.2著重方法講解。

大學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵是提高學(xué)生的素質(zhì),不僅使學(xué)生掌握更多的知識(shí),而且掌握方法,掌握分析和解決的能力。在課堂教學(xué)中,教師可以用光學(xué)原理引導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì),進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。教師的責(zé)任不僅僅是“教”,更重要的是引導(dǎo)學(xué)生去“觀察”和“學(xué)”,放棄“滿堂灌”、“拉著走”的教學(xué)方式。如果學(xué)生在老師的指導(dǎo)下完成具有一定研究性、探索性的小論文,就能鍛煉其獨(dú)立思考和探索問(wèn)題的能力,有助于創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

3.2.3分層次教學(xué)。

教學(xué)過(guò)程應(yīng)分清主次,詳略得當(dāng)。對(duì)于重點(diǎn)的基礎(chǔ)內(nèi)容,可以詳細(xì)講解,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào),并伴有典型的例題,使學(xué)生牢固掌握。對(duì)于一般知識(shí),如現(xiàn)代光學(xué)的前沿,可以由目前學(xué)生能認(rèn)識(shí)的現(xiàn)象開始,簡(jiǎn)單介紹原理,留出足夠的空間讓學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等渠道進(jìn)行深層次的了解。對(duì)于教材中的出現(xiàn)的相似內(nèi)容,可以讓學(xué)生自學(xué),采用討論式教學(xué)。這種教學(xué)方式既可活躍課堂氣氛,又可加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、運(yùn)用,且有利于學(xué)生素質(zhì)的提高。

3.2.4開辟專題講座,拓展教學(xué)內(nèi)容。

為了利用采用講座與授課相結(jié)合的教學(xué)方式,在課程教學(xué)過(guò)程中教師可以適當(dāng)安排幾次專題講座,專門介紹與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的現(xiàn)代光學(xué)前沿課題,開拓學(xué)生的視野,豐富學(xué)生的課堂教學(xué)。

3.3調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性

3.3.1多聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用。

學(xué)生往往不會(huì)對(duì)純理論的知識(shí)產(chǎn)生直接的興趣,如果只學(xué)習(xí)理論而不知理論的實(shí)際用途,學(xué)生會(huì)變得迷茫,學(xué)習(xí)也會(huì)變成一個(gè)流于表面形式的過(guò)程。在光學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,適時(shí)提出經(jīng)過(guò)理想化了的實(shí)際技術(shù)問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的興趣,引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去探索、解決問(wèn)題。理工科課堂中存在的共性問(wèn)題就是當(dāng)教師一味講解基本理論時(shí),只有少數(shù)學(xué)生聽講,而當(dāng)教師提出與之相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用,特別是生活中常見的應(yīng)用時(shí),多數(shù)同學(xué)會(huì)表現(xiàn)出很強(qiáng)的求知欲。光學(xué)與實(shí)際生活聯(lián)系密切,如在講授分振幅干涉這部分內(nèi)容時(shí)可指出如何將照相機(jī)鏡頭做成看起來(lái)是藍(lán)紫色的,為什么陽(yáng)光下的肥皂泡看上去是五顏六色的,如何檢驗(yàn)眼鏡片的表面是否是光潔的,等等,結(jié)合了實(shí)際的應(yīng)用,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

3.3.2采用多媒體和傳統(tǒng)的教學(xué)相結(jié)合。

多媒體的使用大大節(jié)約了板書時(shí)間,緩解了課堂內(nèi)容多、課時(shí)不夠的矛盾,課堂教學(xué)信息量增大。光學(xué)課程涉及到大量圖像,把光學(xué)圖像采用Flash、3D等繪圖軟件做成三維動(dòng)態(tài)課件,在課堂教學(xué)中能產(chǎn)生生動(dòng)活潑的效果,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和記憶力。比如講解夫瑯禾費(fèi)衍射時(shí),教師可先讓學(xué)生觀看矩形衍射和圓孔衍射的Flas來(lái)加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí);講解F-P干涉儀時(shí),仿真多光束干涉圖樣隨著干涉儀內(nèi)表面反射率的變化而變化的圖樣,形象說(shuō)明F-P干涉儀的工作原理。

3.3.3發(fā)揮情感的積極作用。

有調(diào)查表明,多數(shù)高校教師與學(xué)生之間的關(guān)系和高中教師與學(xué)生之間的關(guān)系不同,關(guān)鍵在于高校師生之間缺乏溝通。多數(shù)教師與學(xué)生見面時(shí)間僅限于課堂,且無(wú)更多交流,導(dǎo)致教師不認(rèn)識(shí)多數(shù)的學(xué)生,甚至學(xué)生不記得某課程任課老師是誰(shuí)。這也會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。如果教師能夠與學(xué)生多交流多溝通,親近學(xué)生,就能夠在學(xué)生心中樹立起更好的形象,從而進(jìn)一步激起學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生真正成為教學(xué)中的主體。

4.結(jié)語(yǔ)

本文主要就光學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性方面提出教學(xué)改革的方向。我們應(yīng)該在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)各種實(shí)踐,不斷開展教學(xué)改革,努力提高課程教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn):

[1]姚啟鈞.光學(xué)教程:第四版[M].北京:高等教育出版社.2008.

[2]鐘金鋼.21世紀(jì)普通物理光學(xué)教學(xué)改革思路研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢.2002,22,(1):120.

第3篇

關(guān)鍵詞:課程建設(shè) 教學(xué)手段 多媒體輔助教學(xué)

Investigation analysis of "optics" course teaching reformation

ZHANG Ling-fen,WANG Lie-yan,TAO Wei-dong

Abstract: The article explores and practises the " optics"course teaching modernization, shows the reformation process of course teaching content and teaching approach, and discusses students' feedback opinions ,and puts forward futher reformation tentative plan.

Key words: Courses construction Teaching approach Multimedia assistant teaching

光學(xué)是物理學(xué)中最重要的基礎(chǔ)學(xué)科,也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的重要支柱。自從20世紀(jì)60年代第一臺(tái)紅寶石激光器誕生以來(lái),光學(xué)發(fā)生了劃時(shí)代的變革,成為當(dāng)前發(fā)展最活躍的科學(xué)前沿之一。

根據(jù)光學(xué)課程的特點(diǎn),教學(xué)方法和手段的單一以及實(shí)驗(yàn)條件的限制,使得教學(xué)效果難以保證,隨著光學(xué)理論和技術(shù)的迅速發(fā)展,新的光學(xué)現(xiàn)象、光學(xué)儀器不斷涌現(xiàn),面臨著光電技術(shù)革命的新挑戰(zhàn),我們的基礎(chǔ)光學(xué)課程應(yīng)如何調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法,跟上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展和培養(yǎng)21世紀(jì)科技人才的需要,我們對(duì)物理專業(yè)的光學(xué)課程進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的改革嘗試,取得了初步效果。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

我們選擇面向21世紀(jì)的課程教材,趙凱華主編的《新概念物理教程》(光學(xué)分冊(cè))作為教材,該教材是高教出版社推薦的唯一一本五星級(jí)的教材[1]。它注重基本知識(shí)、基本概念、基本規(guī)律和方法的論述,重點(diǎn)放在波動(dòng)光學(xué),內(nèi)容非常豐富而結(jié)構(gòu)合理。這有助于我們加強(qiáng)基礎(chǔ),擴(kuò)大知識(shí)面,增加信息量。在教學(xué)過(guò)程中我們既重理論也重應(yīng)用,使光學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容現(xiàn)代化,同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ),努力做到現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)化。結(jié)合講授內(nèi)容,我們經(jīng)常介紹一些光學(xué)研究的熱點(diǎn)、重大發(fā)現(xiàn)和進(jìn)展,注意課程內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系,通過(guò)這些知識(shí)的傳授有助于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和能力。比如,在講到光的全反射時(shí),會(huì)介紹光纖通訊的原理、技術(shù)和應(yīng)用;在講到光學(xué)儀器成像的分辨本領(lǐng)時(shí),會(huì)介紹哈勃天文望遠(yuǎn)鏡等,以拓展學(xué)生的視野。

二、教學(xué)手段的改革

我們用Powerpoint軟件自制“光學(xué)”電子課件,又引進(jìn)光學(xué)影視資料光盤、大量教學(xué)圖庫(kù)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)影片,使許多抽象、難以理解的內(nèi)容變得生動(dòng)、直觀,達(dá)到了黑板授課不可比擬的效果。比如在講到邁克耳孫干涉儀時(shí),我們播放相應(yīng)的演示錄像片,把實(shí)驗(yàn)室里的真實(shí)的實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)出來(lái),干涉儀的構(gòu)造、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象特別是動(dòng)態(tài)的條紋移動(dòng)看得非常真切,這不但加深了對(duì)概念的理解,還相當(dāng)于進(jìn)實(shí)驗(yàn)室作了實(shí)驗(yàn)。這樣的效果是以前只在黑板上畫畫光路圖完全不能比的。

借助于多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù),采用多種形式的教學(xué)。我們?cè)谡n堂上采用啟發(fā)、討論的方法進(jìn)行教學(xué),在課下則采用學(xué)生自學(xué)加研究的方法,讓學(xué)生選擇自己感興趣的問(wèn)題制作物理小課件。比如“相位差”是光學(xué)中的一個(gè)重要的概念,在習(xí)題和考試中很容易出錯(cuò),傳統(tǒng)的教學(xué)手段只能通過(guò)在黑板上畫許多圖來(lái)進(jìn)行講解,教師的工作量也非常大,而教學(xué)效果卻得不到保證。我們就讓學(xué)生自己動(dòng)手,用Visual Basic或Matlab編制程序[2],制作了“簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成”動(dòng)態(tài)演示課件,將做好的課件生成EXE可執(zhí)行文件,就可直接運(yùn)行,將文件鏈接到別的文件如Powerpoint中可方便調(diào)用。這樣,學(xué)生不但弄懂了物理概念,而且提高了查閱資料的能力和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力。

三、對(duì)學(xué)生的調(diào)查

為了了解學(xué)生對(duì)光學(xué)課程教學(xué)情況的反映,檢查不足之處,進(jìn)一步推進(jìn)光學(xué)課程的教學(xué)改革。我們?cè)趯W(xué)生中采用書面問(wèn)答、平時(shí)與學(xué)生交談等多種形式進(jìn)行了比較深入的調(diào)查,并結(jié)合實(shí)際情況做了分析。

首先,“光學(xué)”這門課在學(xué)生心目中還是很受歡迎的。光學(xué)課程具有獨(dú)特魅力,在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中、在日常生活中有廣泛應(yīng)用,具有舉足輕重的地位,這是學(xué)生對(duì)光學(xué)感興趣的原因之一。

大多數(shù)同學(xué)歡迎使用計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué),認(rèn)為多媒體教學(xué)信息量大、圖文并茂、形象生動(dòng),能使有些較難的內(nèi)容變得容易理解,能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

有部分學(xué)生提出教學(xué)進(jìn)度太快,記筆記困難。這要求我們不能只追求增加課堂的信息量,要了解學(xué)生的具體情況,達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。最好是把現(xiàn)代化多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)的教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),多用筆在白板上進(jìn)行演算,或者讓一些內(nèi)容在屏幕上多保留一會(huì),減少幻燈片的切換,使學(xué)生能跟上節(jié)奏。另一種直接的解決方法是,在課后把教學(xué)幻燈拷貝給學(xué)生,讓學(xué)生在自己的計(jì)算機(jī)上觀看、復(fù)習(xí)。

有部分學(xué)生反映在課堂上多講公式和規(guī)律的應(yīng)用以及多講例題。這里我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生注重自己自學(xué)能力、獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力的培養(yǎng)。把課堂上接受的信息,結(jié)合課后自己的閱讀、思考、作業(yè)等加以消化吸收,這樣才能真正地學(xué)到知識(shí),提高自己的學(xué)習(xí)能力。

有不少學(xué)生在理解和接受現(xiàn)代光學(xué)方面存在著不同程度的困難。反映最難學(xué)的是傅里葉變換光學(xué)[1]。使用的高等數(shù)學(xué)中的傅里葉變換較多,較抽象。我們希望在“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)中,加強(qiáng)有關(guān)傅里葉變換方面的內(nèi)容。

四、結(jié)束語(yǔ)

光學(xué)課程的改革是多方面的,也是系統(tǒng)性的。有些做法是否合適是否最好有待于進(jìn)一步的實(shí)踐去證明。經(jīng)過(guò)我們的努力,光學(xué)課程目前已通過(guò)寧波大學(xué)優(yōu)秀課程的驗(yàn)收。我們將不斷改進(jìn)教學(xué)手段和教學(xué)方法,以取得更好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙凱華. 新概念物理教程――光學(xué). 北京:高等教育出版社, 2004.

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